Untersuchungen zum Einfluss von OLED Licht auf in vitro Zellkulturen

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zum Einfluss von Licht auf humane in vitro-Zellkulturen beschrieben. Zunächst wird das Licht technisch erläutert und das Farbspektrum des Lichts betrachtet. Das natürliche Farbspektrum der Sonne ändert sich über den Tag, des Weiteren werden die Farben des Lichts in der Wissenschaft in verschiedenen Bereichen verwendet. Der Mensch hat einen geregelten Tagesablauf, der mit dem Tagesverlauf der Sonne parallel abläuft. Durch verschiedene Einflüsse kann diese Parallelität gestört werden. Für die Untersuchungen zum Einfluss des Lichts werden in vitro Modellsysteme verwendet, insbesondere Keratinozyten, die genauer beschrieben werden. Außerdem werden für die Untersuchungen organische Leuchtdioden (kurz: OLED) verwendet. Es wird eine Auswahl an Versuchs-OLEDs getroffen, welche für erste Versuche verwendet werden. In dieser Arbeit sollen erste Erkenntnisse über die Auswirkungen von Licht auf humane Zellen ermittelt werden, um aus der großen Auswahl von OLEDs Farbspektren zur genaueren Betrachtung herauszuziehen und später eine Anwendung in der Medizin zu ermöglichen. Hierzu werden das Wachstum und der Stoffwechselumsatz der Zellen betrachtet. Die Zellen werden mit Hilfe eines Versuchsaufbaus aus einer vorangegangenen Praktikumsarbeit beleuchtet. Als Lichtspektrum wurden 5 Farben ausgewählt: blau, grün, orange, warmweiß und kaltweiß. Als weitere Parameter werden eine feste Beleuchtungszeit, sowie eine identische Leuchtdichte bei allen Farben festgelegt. Aus den Versuchen können erste Erkenntnisse gezogen werden, jedoch müssen diese durch weitere Versuche bestätigt bzw. genauer betrachtet werden.

OLED-teknologia silmänäytössä ja linssiokulaarin korvaaminen muoviprismalla

Tämä diplomityö esittelee monikäyttöisen kamerajärjestelmän, mikä on pääsääntöisesti tarkoitettu valovahvistimen perään integroitavaksi. Tarkoituksena on parantaa sotilaan pimeätoimintakykyä ja urbaanissa ympäristössä operointia. Järjestelmän yhtenä moduulina on silmänäyttö, joka perustuu itse-emittoivaan orgaaniseen LED-näyttöelementtiin ja perinteiseen okulaarioptiikkaan. Työssä tutustutaan näyttöelementin teknologiaan, sen mahdollisiin rajoituksiin sekä selvitetään optisilla mittauksilla, voitaisiinko konventionaalinen linssiokulaari korvata muovisella prismaokulaarilla. Tämä mahdollistaisi pienemmän ja kevyemmän silmänäytön kehittämisen, mikä parantaisi kamerajärjestelmän käytettävyyttä ja kilpailukykyä.

Optimal Sub-Pixel arrangements and coding for ultra-high resolution three-dimensional OLED displays

Information display technology is a rapidly growing research and development field. Using state-of-the-art technology, optical resolution can be increased dramatically by organic light-emitting diode - since the light emitting layer is very thin, under 100nm. The main question is what pixel size is achievable technologically? The next generation of display will considers three-dimensional image display. In 2D , one is considering vertical and horizontal resolutions. In 3D or holographic images, there is another dimension – depth. The major requirement is the high resolution horizontal dimension in order to sustain the third dimension using special lenticular glass or barrier masks, separate views for each eye. The high-resolution 3D display offers hundreds of more different views of objects or landscape. OLEDs have potential to be a key technology for information displays in the future. The display technology presented in this work promises to bring into use bright colour 3D flat panel displays in a unique way. Unlike the conventional TFT matrix, OLED displays have constant brightness and colour, independent from the viewing angle i.e. the observer's position in front of the screen. A sandwich (just 0.1 micron thick) of organic thin films between two conductors makes an OLE Display device. These special materials are named electroluminescent organic semi-conductors (or organic photoconductors (OPC )). When electrical current is applied, a bright light is emitted (electrophosphorescence) from the formed Organic Light-Emitting Diode. Usually for OLED an ITO layer is used as a transparent electrode. Such types of displays were the first for volume manufacture and only a few products are available in the market at present. The key challenges that OLED technology faces in the application areas are: producing high-quality white light achieving low manufacturing costs increasing efficiency and lifetime at high brightness. Looking towards the future, by combining OLED with specially constructed surface lenses and proper image management software it will be possible to achieve 3D images.

An autostereoscopic device for mobile applications based on a liquid crystal microlens array and an OLED display

In recent years, many experimental and theoretical research groups worldwide have actively worked on demonstrating the use of liquid crystals (LCs) as adaptive lenses for image generation, waveform shaping, and non-mechanical focusing applications. In particular, important achievements have concerned the development of alternative solutions for 3D vision. This work focuses on the design and evaluation of the electro-optic response of a LC-based 2D/3D autostereoscopic display prototype. A strategy for achieving 2D/3D vision has been implemented with a cylindrical LC lens array placed in front of a display; this array acts as a lenticular sheet with a tunable focal length by electrically controlling the birefringence. The performance of the 2D/3D device was evaluated in terms of the angular luminance, image deflection, crosstalk, and 3D contrast within a simulated environment. These measurements were performed with characterization equipment for autostereoscopic 3D displays (angular resolution of 0.03 ).

Características colorimétricas de una pantalla con tecnología OLED

En este trabajo se han presentado las características colorimétricas de una pantalla OLED, valorando la luminancia, rango dinámico, constancia de primarios, aditividad y dependencia de canales, además de comprobar si puede aplicarse un método físico de caracterización. También, se ha evaluado la gama de color reproducible por este dispositivo considerando el sólido de color teórico asociado al mismo. Se ha comprobado que esta pantalla OLED presenta una buena constancia de cromaticidad de los primarios, pero un nivel de aditividad bajo, hecho que no garantiza que pueda utilizarse el método de caracterización GOG directamente, sino que tenga que realizarse una modificación para asegurar una buena caracterización. También, se ha comprobado que la gama real de colores es más pequeña que la gama de color teórica obtenida a partir del blanco de la pantalla. No obstante, este trabajo es un estudio preliminar que debería completarse con el estudio de diferentes dispositivos basados en tecnología OLED con el fin de conocer adecuadamente sus propiedades colorimétricas.

Cost-Effective Force Field Tailored for Solid-Phase Simulations of OLED Materials

A united atom force field is empirically derived by minimizing the difference between experimental and simulated crystal cells and melting temperatures for eight compounds representative of organic electronic materials used in OLEDs and other devices: biphenyl, carbazole, fluorene, 9,9′-(1,3-phenylene)bis(9H-carbazole)-1,3-bis(N-carbazolyl)benzene (mCP), 4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl (pCBP), phenazine, phenylcarbazole, and triphenylamine. The force field is verified against dispersion-corrected DFT calculations and shown to also successfully reproduce the crystal structure for two larger compounds employed as hosts in phosphorescent and thermally activated delayed fluorescence OLEDs: N,N′-di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPD), and 1,3,5-tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl (TPBI). The good performances of the force field coupled to the large computational savings granted by the united atom approximation make it an ideal choice for the simulation of the morphology of emissive layers for OLED materials in crystalline or glassy phases.

Optimization of microcavity OLED by varying the thickness of multi-layered mirror

We optimized the emission efficiency from a microcavity OLEDs consisting of widely used organic materials, N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine (NPB) as a hole transport layer and tris (8-hydroxyquinoline) (Alq(3)) as emitting and electron transporting layer. LiF/Al was considered as a cathode, while metallic Ag anode was used. TiO2 and Al2O3 layers were stacked on top of the cathode to alter the properties of the top mirror. The electroluminescence emission spectra, electric field distribution inside the device, carrier density, recombination rate and exciton density were calculated as a function of the position of the emission layer. The results show that for certain TiO2 and Al2O3 layer thicknesses, light output is enhanced as a result of the increase in both the reflectance and transmittance of the top mirror. Once the optimum structure has been determined, the microcavity OLED devices can be fabricated and characterized, and comparisons between experiments and theory can be made.

Control of a white organic light emitting diode’s emission parameters using a single doped RGB active layer

White Color tuning is an attractive feature that Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) offer. Up until now, there hasn’t been any report that mix both color tuning abilities with device stability. In this work, White OLEDs (W-OLEDs) based on a single RGB blend composed of a blue emitting N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) doped with a green emitting Coumarin-153 and a red emitting 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM1) dyes were produced. The final device structure was ITO/Blend/Bathocuproine (BCP)/ Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium (Alq3)/Al with an emission area of 0.25 cm2. The effects of the changing in DCM1’s concentration (from 0.5% to 1% wt.) allowed a tuning in the final white color resulting in devices capable of emitting a wide range of tunes – from cool to warm – while also keeping a low device complexity and a high stabilitty. Moreover, an explanation on the optoelectrical behavior of the device is presented. The best electroluminescense (EL) points toward 160 cd/m2 of brightness and 1.1 cd/A of efficiency, both prompted to being enhanced. An Impedance Spectroscopy (IS) analysis allowed to study both the effects of BCP as a Hole Blocking Layer and as an aging probe of the device. Finally, as a proof of concept, the emission was increased 9 and 64 times proving this structure can be effectively applied for general lighting.

Conceptual Design of Embedded Weather Display

The objective of this thesis work is to describe the Conceptual Design process of an embedded electronic display device. The work presents the following sub processes: definition of device specifications, introduction to the technological alternatives for system components and their comparison, comparative photometric measurements of selected display panels, and the design and building of a functional concept prototype. This work focuses mainly on electronics design, albeit the mechanical issues and fields of the software architecture that significantly affect the decisions are also discussed when necessary. The VESA Flat Panel Display Measurement (FPDM) 2.0 Standard was applied to the appropriate extent into photometric measurements. The results were analyzed against the requirement standards of a customer-specific display development project. An Active Matrix LCD was selected as the display of concept prototype, but also the excellent visual characteristics of Active Matrix OLED technology were noted. Should the reliability of the OLED products be significantly improved in the future, utilizing such products in the described application must be reconsidered.

Influência de diferentes solventes utilizados na deposição de filme de poli(9-vinilcarbazol) em dispositivos OLEDs

This work studies the influence of the film deposition process on light emission performance and on threshold voltage of OLEDs, with architecture glass/ITO/PEDOT:PSS/PVK/Alq3/Al. The commercial PVK was dissolved in different solvents such as: chloroform, tetrahydrofuran, 1,2,4-trichlorobenzene and trimethylpentane. OLEDs were characterized by current-voltage and revealed a significant influence of the solvents, although all devices emitted green electroluminescence. A difference in threshold voltage up to 10 V was observed among OLEDs prepared from different solvents. The 1,2,4-trichlorobenzene showed best performance, presenting lowest treshold voltage (≈ 6 V), followed by tetrahydrofuran (≈ 8 V), trimethylpentane (≈ 14 V) and chloroform (≈ 16 V).

Roll-to-roll atomic layer deposition process for flexible electronics applications

Atomic Layer Deposition (ALD) is the technology of choice where very thin and highquality films are required. Its advantage is its ability to deposit dense and pinhole-free coatings in a controllable manner. It has already shown promising results in a range of applications, e.g. diffusion barrier coatings for OLED displays, surface passivation layers for solar panels. Spatial Atomic Layer Deposition (SALD) is a concept that allows a dramatic increase in ALD throughput. During the SALD process, the substrate moves between spatially separated zones filled with the respective precursor gases and reagents in such a manner that the exposure sequence replicates the conventional ALD cycle. The present work describes the development of a high-throughput ALD process. Preliminary process studies were made using an SALD reactor designed especially for this purpose. The basic properties of the ALD process were demonstrated using the wellstudied Al2O3 trimethyl aluminium (TMA)+H2O process. It was shown that the SALD reactor is able to deposit uniform films in true ALD mode. The ALD nature of the process was proven by demonstrating self-limiting behaviour and linear film growth. The process behaviour and properties of synthesized films were in good agreement with previous ALD studies. Issues related to anomalous deposition at low temperatures were addressed as well. The quality of the coatings was demonstrated by applying 20 nm of the Al2O3 on to polymer substrate and measuring its moisture barrier properties. The results of tests confirmed the superior properties of the coatings and their suitability for flexible electronics encapsulation. Successful results led to the development of a pilot scale roll-to-roll coating system. It was demonstrated that the system is able to deposit superior quality films with a water transmission rate of 5x10-6 g/m2day at a web speed of 0.25 m/min. That is equivalent to a production rate of 180 m2/day and can be potentially increased by using wider webs. State-of-art film quality, high production rates and repeatable results make SALD the technology of choice for manufacturing ultra-high barrier coatings for flexible electronics.

Synthèse de nouveaux matériaux conducteurs comportant des unités aromatiques conjuguées et analyse de leurs propriétés physico-chimiques

Les matériaux conjugués ont fait l’objet de beaucoup de recherches durant les dernières années. Les nouveaux matériaux présentent des propriétés intéressantes que ce soit au niveau optique, électrique, mécanique ou même les trois en même temps. La synthèse reste la difficulté principale dans la fabrication de dispositifs électroniques. Les méthodes utilisées pour y parvenir sont l’électropolymérisation, le couplage de Suzuki ou de Wittig. Ces techniques comportent encore de nombreuses contraintes et s’avèrent difficilement réalisables à grande échelle. Les thiophènes, les pyrroles et les furanes ont démontré une bonne conductibilité et une bande de conduction basse due à une conjugaison accrue. L’objectif ici est de synthétiser des oligomères principalement composés de thiophènes dans le but d’en caractériser les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de conduction. La synthèse est souvent l’étape délicate de la fabrication de matériaux conjugués. Nous présentons ici une méthode de synthèse simple par modules avec des unités hétérocycliques. Les modules complémentaires sont attachés par condensation entre un aldéhyde et une amine menant à la formation d’un lien robuste, l’azomethine. Les résultats des propriétés photophysiques et électrochimiques de ces matériaux conjugués seront présentés. En ayant recours à différents groupes électrodonneurs et électroaccepteurs, en variant le degré de conjugaison ou en utilisant différents hétérocycles, les propriétés spectroscopiques, électrochimiques et de bande de conduction peuvent être adaptées à volonté, ce qui en fait des matériaux aux propriétés modelables. Ces nouvelles molécules seront analysées pour en déceler les propriétés recherchées dans la fabrication d’OLED. Nous explorerons les domaines de l’oxidation electrochimique réversible et de la polymérisation menant à la fabrication de quelques prototypes simples.

Subpixel-Filterung für eine autostereoskopische Multiperspektiven-3-D-Darstellung hoher Qualität

Die stereoskopische 3-D-Darstellung beruht auf der naturgetreuen Präsentation verschiedener Perspektiven für das rechte und linke Auge. Sie erlangt in der Medizin, der Architektur, im Design sowie bei Computerspielen und im Kino, zukünftig möglicherweise auch im Fernsehen, eine immer größere Bedeutung. 3-D-Displays dienen der zusätzlichen Wiedergabe der räumlichen Tiefe und lassen sich grob in die vier Gruppen Stereoskope und Head-mounted-Displays, Brillensysteme, autostereoskopische Displays sowie echte 3-D-Displays einteilen. Darunter besitzt der autostereoskopische Ansatz ohne Brillen, bei dem N≥2 Perspektiven genutzt werden, ein hohes Potenzial. Die beste Qualität in dieser Gruppe kann mit der Methode der Integral Photography, die sowohl horizontale als auch vertikale Parallaxe kodiert, erreicht werden. Allerdings ist das Verfahren sehr aufwendig und wird deshalb wenig genutzt. Den besten Kompromiss zwischen Leistung und Preis bieten präzise gefertigte Linsenrasterscheiben (LRS), die hinsichtlich Lichtausbeute und optischen Eigenschaften den bereits früher bekannten Barrieremasken überlegen sind. Insbesondere für die ergonomisch günstige Multiperspektiven-3-D-Darstellung wird eine hohe physikalische Monitorauflösung benötigt. Diese ist bei modernen TFT-Displays schon recht hoch. Eine weitere Verbesserung mit dem theoretischen Faktor drei erreicht man durch gezielte Ansteuerung der einzelnen, nebeneinander angeordneten Subpixel in den Farben Rot, Grün und Blau. Ermöglicht wird dies durch die um etwa eine Größenordnung geringere Farbauflösung des menschlichen visuellen Systems im Vergleich zur Helligkeitsauflösung. Somit gelingt die Implementierung einer Subpixel-Filterung, welche entsprechend den physiologischen Gegebenheiten mit dem in Luminanz und Chrominanz trennenden YUV-Farbmodell arbeitet. Weiterhin erweist sich eine Schrägstellung der Linsen im Verhältnis von 1:6 als günstig. Farbstörungen werden minimiert, und die Schärfe der Bilder wird durch eine weniger systematische Vergrößerung der technologisch unvermeidbaren Trennelemente zwischen den Subpixeln erhöht. Der Grad der Schrägstellung ist frei wählbar. In diesem Sinne ist die Filterung als adaptiv an den Neigungswinkel zu verstehen, obwohl dieser Wert für einen konkreten 3-D-Monitor eine Invariante darstellt. Die zu maximierende Zielgröße ist der Parameter Perspektiven-Pixel als Produkt aus Anzahl der Perspektiven N und der effektiven Auflösung pro Perspektive. Der Idealfall einer Verdreifachung wird praktisch nicht erreicht. Messungen mit Hilfe von Testbildern sowie Schrifterkennungstests lieferten einen Wert von knapp über 2. Dies ist trotzdem als eine signifikante Verbesserung der Qualität der 3-D-Darstellung anzusehen. In der Zukunft sind weitere Verbesserungen hinsichtlich der Zielgröße durch Nutzung neuer, feiner als TFT auflösender Technologien wie LCoS oder OLED zu erwarten. Eine Kombination mit der vorgeschlagenen Filtermethode wird natürlich weiterhin möglich und ggf. auch sinnvoll sein.

Photonische Strukturen in organischen und hybriden Gläsern

Diese Arbeit beschäftigt sich sowohl mit der gezielten als auch mit der selbststrukturierten Herstellung von organischen und hybriden Schichtsystemen, die durch Laserfarbstoffe als licht­emittierende Komponenten funktionalisiert sind. Ziel ist es, die Dimension der optischen Nanostruktur so einzustellen, daß sie über die Änderung der photonischen Zustandsdichte das Emissionsverhalten beeinflussen kann. Es wurden drei unterschiedliche Wege entwickelt, um unter Zuhilfenahme von Selbstorganisationsprozessen in unterschiedlichem Ausmaß die Anpassung einer resonanten periodischen Struktur an die entprechenden Emissionwellenlängen zu erreichen. In allen drei Fällen ist das Resultat von der optischen Funktion her gesehen ein periodisch strukturierter Schichtwellenleiter mit eingebauten Lichtemittern.